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這樣的無人機要“加油”
2018-10-19 10:10:04 來源: 科技日報
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  中國有句老話兒:身大力不虧。人如是,無人機亦如是。

  誕生于遼寧壯龍無人機有限公司(以下簡稱壯龍)的“大壯”,就是這樣一個無人機中的“大力士”,它學名喚作“油動直驅多旋翼無人機”。在運送快遞、農藥、滅火器材、救援物資時,擁有這樣一臺“大力士”無人機無疑事半功倍,因為它既能吃苦——最大載荷已達100千克,又很耐勞——最長航時4個小時。

  國內專家贊許“大壯”達到了國際領先水平,其大載重、長航時的特點,也打開了無人機應用領域的奇妙大門。

  打破傳統油動無人機桎梏

  在不久前結束的第七屆中國創新創業大賽遼寧賽區暨第六屆遼寧創新創業大賽總決賽上,壯龍的無人機項目被評為一等獎。

  壯龍的科研團隊脫胎于沈陽航空航天大學,回想當年選擇油動直驅多旋翼無人機這條路,壯龍總經理張黎表示:“我們開始也做過電動無人機,但后來發現,要實現大載重長航時,還是需要燃油作為動力。”

  無人機燒油比用電力氣大,但要想練就大力氣,難度卻不小。這是因為油動發動機存在著響應時間長、非線性程度高、振動幅值大、多臺發動機性能一致性差等問題。

  “油動直驅技術的核心在于調速控制,簡單點說,就是如何讓多個旋翼之間動力、轉速保持一致。”壯龍無人機工程師呂卉告訴科技日報記者,好比電動汽車可以直接均勻地輸出動力,傳統汽車則需要變速箱控制轉速,再將動力分配到輪胎上。

  如果使用傳統的變速器控制模式,6個旋翼就需要6個變速器,不但成本大幅上升,起飛重量也會下降,無法充分發揮油動的潛力。

  歷經多年科研攻關,壯龍的團隊巧妙地解決了這個問題。他們把燃油活塞式發動機應用于多旋翼無人機,重新設計了一套具有自主知識產權的燃油噴射和點火器控制系統,編寫了專門針對油動發動機的飛行控制軟件。另外,在發動機的設計上,科研人員也進行了傾斜結構方面的調整。通過控制系統與傾斜結構調整相結合的辦法,克服了油動發動機起飛重量下降、多旋翼需多變速器的桎梏,大幅提高了油動發動機的響應速度和多臺發動機之間的一致性。

  技術進步構建多面手

  多旋翼飛行器是非自穩結構,需要經常、快速調整各個螺旋槳之間的轉速來保持平衡,如何讓油機的精準控制接近電機的標準,科研人員也經歷了無數次失敗。

  除了技術,過去油動直驅無人機商業化的難點還有維修、保養。受規模限制,商用無人機的銷售、維修網點不可能像4S店一樣遍布各個城市,如果結構復雜、維修成本高、耗費時間長,顯然產品也不可能被客戶接受。

  “我們自主創新設計的零件,充分考慮到商用無人機的維修、保養成本,采用了模塊化設計,零部件更換快捷、簡便,客戶反饋,維護保養自己就可以完成。”張黎說。

  不同于電動無人機載重小、航時短,“吃苦耐勞”的油動無人機則可在眾多領域大顯身手。

  在廣西桂林,主要經濟作物沙糖桔的死對頭是紅蜘蛛。紅蜘蛛的爆發期僅有7天,若不盡快根治,將直接導致柑橘減產。過去依賴人工,每人每天最多作業5畝柑橘地,而大壯一天可以作業400—1000畝,防治效果可達70%—90%,效率和安全性上都要領先許多。

  “無人機采用燃油驅動,旋翼下方的風場較大,不但可以將農藥噴灑在表面,還可以將農藥直接打到農作物的根部,讓葉子正反面著藥均勻,一方面避免了機械打藥時碾壓帶來的損失,另一方面也提升了噴灑農藥的效率。”張黎說。

  100公斤的最大載重,讓油動無人機很快吸引了物流界的注意。用無人機送貨,一直是物流行業期盼的未來場景。如今,數臺大壯無人機已經在某物流巨頭企業得到了應用,嘗試在山區、邊遠地區進行物流配送。

  城市高樓消防一直是世界難題,困擾著多個城市的消防部門。而油動無人機給出了一個解決方案。就在今年1月20日,經過特殊改裝的大壯無人機在沈陽完成了高樓消防的測試,在150米以上的高度,它依靠自己油動驅動馬力大于電動驅動的優勢,實現了水炮水平噴射、滅火彈垂直投射、空中照明與廣播、救援物資投放等多種任務。(記者 楊 侖)

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【糾錯】 責任編輯: 劉佳
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